(57)【要約】【課題】放電ランプの始動を確実に判定することのできる放電ランプ点灯装置およびこの放電ランプ点灯装置を配設する照明器具を提供する。【解決手段】放電ランプ点灯装置１は、始動電圧印加時に、一定時間毎にスイッチングの２つの異なる特定位相Ａ１，Ａ２における放電ランプ５の両端間電圧Ｖ１，Ｖ２を検出し、この２つの検出電圧値Ｖ１，Ｖ２を比較してその大小関係が反転したときに、点灯時制御に移行するように制御する制御回路７を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源回路と；
スイッチ素子を備え、このスイッチ素子がオンオフ動作することにより直流電源回路から出力された直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と；
インバータ回路から出力された高周波電圧により付勢される放電ランプと；
放電ランプの両端間電圧を検出するランプ電圧検出回路と；
始動電圧印加時に、一定時間毎にスイッチングの２つの異なる特定位相における放電ランプの両端間電圧を検出し、この２つの検出電圧値を比較してその大小関係が反転したときに、点灯時制御に移行するように制御する制御回路と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
２つの異なる特定位相は、スイッチングの特性が切り換わるタイミングおよびスイッチ素子のオン期間の１／２の時間が経過したタイミングとすることを特徴とする請求項１記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
始動電圧印加時の制御が開始されると同時に計時を開始するカウンタを具備し、制御回路は、カウンタが所定時間を計時する期間内に２つの異なる特定位相における前記検出電圧値の大小関係が反転しないときにスイッチ素子のオンオフ動作を停止させることを特徴とする請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；
この放電ランプ点灯装置を配設している照明器具本体と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプを高周波点灯する放電ランプ点灯装置およびこの放電ランプ点灯装置を配設する照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプは、フィラメント電極が予熱される予熱状態、フィラメント電極間に始動電圧が印加される始動状態および所定のランプ電力で点灯される点灯状態に順次制御されている。この制御は、例えばインバータ回路のスイッチ素子のオンオフ周波数を順次切り換えて行っている。従来、予熱時制御から始動時制御への切り換えは、タイマ手段により状態切換時間をカウントして行われている。
【０００３】
そして、始動時から点灯時の制御において、ランプ電圧検出回路で蛍光ランプが点灯したときのランプ電圧の低下を検出することにより、蛍光ランプの点灯を検出して、次の点灯状態の制御に移行する放電ランプ点灯装置が提案されている（特許文献１参照。）。すなわち、ランプ電圧検出回路は、蛍光ランプの両端間で、蛍光ランプが点灯する前の始動電圧を検出した後、ランプ電圧の低下を検出している。
【特許文献１】特開平５−２１９７２４号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蛍光ランプは、消灯した直後のフィラメント電極の温度が高いときに再始動させると、所定の基準値に達しない電圧で再点灯することがある。すなわち、特許文献１の放電ランプ点灯装置は、ランプ電圧の低下の検出ができず、蛍光ランプの点灯が検出されなくなって、点灯状態の制御に移行できないことがあるという問題がある。
【０００５】
本発明は、放電ランプの始動を確実に判定することのできる放電ランプ点灯装置およびこの放電ランプ点灯装置を配設する照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、直流電源回路と；スイッチ素子を備え、このスイッチ素子がオンオフ動作することにより直流電源回路から出力された直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と；インバータ回路から出力された高周波電圧により付勢される放電ランプと；放電ランプの両端間電圧を検出するランプ電圧検出回路と；始動電圧印加時に、一定時間毎にスイッチングの２つの異なる特定位相における放電ランプの両端間電圧を検出し、この２つの検出電圧値を比較してその大小関係が反転したときに、点灯時制御に移行するように制御する制御回路と；を具備していることを特徴とする。
【０００７】
本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。
【０００８】
「特定位相」とは、スイッチ素子のオン時間に対して特定の割合が経過したタイミングである。
【０００９】
目標値は、始動電圧印加時、放電ランプの両端間に印加する始動電圧に相関する電圧値である。
【００１０】
２つの異なる特定位相における放電ランプの両端間電圧は、蛍光ランプの始動電圧印加時と始動直後では、その大小関係が反転することが確認された。したがって、２つの異なる特定位相における放電ランプの両端間電圧の大小を比較することにより、蛍光ランプの点灯を判定できる。
【００１１】
本発明によれば、制御回路は、始動電圧印加時、一定時間毎に、ランプ電圧検出回路からスイッチ素子の２つの異なる特定位相における放電ランプの両端間電圧を入力して、２つの放電ランプの両端間電圧を比較する。そして、２つの放電ランプの両端間電圧の大小関係が反転したときに放電ランプが点灯したものと判断する。これにより、放電ランプに対して、始動時制御から点灯時制御に移行する。
【００１２】
請求項２に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、請求項１記載の放電ランプ点灯装置において、２つの異なる特定位相は、スイッチングの特性が切り換わるタイミングおよびスイッチ素子のオン期間の１／２の時間が経過したタイミングとすることを特徴とする。
【００１３】
始動電圧印加時、スイッチングの特性が切り換わるタイミングの放電ランプの両端間電圧は、略零に近く、スイッチ素子のオン期間の１／２の時間が経過したタイミングの両端間電圧は、ピーク値に近い。したがって、当該両端間電圧の差が大きくなる。
【００１４】
本発明によれば、２つの異なる特定位相における放電ランプの両端間電圧の差が大きくなって、大小関係が比較されやすい。
【００１５】
請求項３に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、始動電圧印加時の制御が開始されると同時に計時を開始するカウンタを具備し、制御回路は、カウンタが所定時間を計時する期間内に２つの異なる特定位相における前記検出電圧値の大小関係が反転しないときにスイッチ素子のオンオフ動作を停止させることを特徴とする。
【００１６】
２つの異なる特定位相における放電ランプの両端間電圧の大小関係が反転しないことは、放電ランプが点灯していないと判断される。
【００１７】
本発明によれば、制御回路は、カウンタが計時する所定期間内に放電ランプが点灯しないと、インバータ回路のスイッチ素子のオンオフ動作を停止させるので、前記所定期間の経過後に、放電ランプの両端間に高電圧が印加されなくなる。
【００１８】
請求項４に記載の照明器具の発明は、請求項１ないし３いずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；この放電ランプ点灯装置を配設している照明器具本体と；を具備していることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の放電ランプ点灯装置を有する照明器具が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、制御回路は、一定時間毎に検出したスイッチングの２つの異なる特定位相における放電ランプの両端間電圧の大小関係の反転によって放電ランプの点灯を判定するので、放電ランプを消灯直後に再始動させても、放電ランプの点灯を確実に判定することができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、２つの異なる特定位相における放電ランプの両端間電圧の差が大きくなるので、大小関係の反転を容易に比較することができる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、始動時、カウンタが計時する所定期間内に放電ランプが点灯していないと判定されると、インバータ回路のスイッチ素子のオンオフ動作が停止され、放電ランプの両端間に高電圧が印加されなくなるので、人に対する電撃を防止することができる。
【００２３】
請求項４の発明によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の放電ランプ点灯装置を有する照明器具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２５】
図１ないし図５は、本発明の第１の実施形態を示し、図１は放電ランプ点灯装置の概略回路図、図２は始動電圧印加時におけるスイッチ素子のオンオフ動作に対するランプ電圧の変化図、図３は始動直後におけるスイッチ素子のオンオフ動作に対するランプ電圧の変化図、図４は制御回路のインバータ回路に対する制御のフロー図、図５は制御回路の始動時における動作のフロー図である。
【００２６】
図１において、放電ランプ点灯装置１は、直流電源回路２、インバータ回路３、共振回路４、放電ランプとしての蛍光ランプ５、ランプ電圧検出回路６、制御回路としてのインバータ回路用制御回路７を有して構成されている。
【００２７】
直流電源回路２は、直流電圧発生回路８およびチョッパ回路９からなっている。直流電圧発生回路８は、整流装置１０およびフィルター用のコンデンサＣ１を有してなり、商用交流電源Ｖｓの交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧をコンデンサＣ１の両端間に出力する。また、コンデンサＣ１の負極側は、コンデンサＣ２を介してアースＥに接続されている。
【００２８】
チョッパ回路９は、コンデンサＣ１の両端間に接続されたインダクタＬ１および電界効果トランジスタＦＥＴ１の直列回路と、電界効果トランジスタＦＥＴ１の両端間に接続されたダイオードＤ１および平滑用コンデンサＣ３の直列回路を有して構成されている。そして、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートは、チョッパ回路用制御回路１１に接続されている。
【００２９】
チョッパ回路用制御回路１１は、電界効果トランジスタＦＥＴ１をオンオフ動作させ、コンデンサＣ１の両端間に発生した直流電圧を昇圧する。これにより、平滑用コンデンサＣ３の両端間に所定の直流電圧が発生する。平滑用コンデンサＣ３の両端間電圧は、インバータ回路３の入力電圧として出力される。
【００３０】
そして、インバータ回路３は、平滑用コンデンサＣ３の両端間に接続されたスイッチ素子としての電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３の直列回路を有して構成されている。電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３のそれぞれのゲートは、駆動回路１２に接続されている。
【００３１】
電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３のそれぞれのゲートには、駆動回路１２から駆動電圧（パルス電圧）が交互に供給される。これにより、電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３が交互にオンオフ動作する。このオンオフ動作により、チョッパ回路９から出力された直流電圧は、高周波電圧に変換され、電界効果トランジスタＦＥＴ３のドレイン、ソース間に出力される。電界効果トランジスタＦＥＴ３のドレイン、ソース間は、インバータ回路３の出力間となっている。
【００３２】
インバータ回路３の出力間には、蛍光ランプ５のフィラメント電極５ａ，５ｂを介して、直列的に接続された直流カット用コンデンサＣ４、インダクタＬ２および共振用コンデンサＣ５を有する共振回路４が接続されている。そして、共振用コンデンサＣ５は、蛍光ランプ５の非電源側のフィラメント電極５ａ，５ｂ間に接続されている。
【００３３】
共振回路４は、電界効果トランジスタＦＥＴ３のドレイン、ソース間に出力された高周波電圧により共振する。そして、蛍光ランプ５は、共振回路４の共振作用によって点灯する。すなわち、蛍光ランプ５の予熱時に、蛍光ランプ５のフィラメント電極５ａ，５ｂが共振電流によりそれぞれ予熱され、始動時に、フィラメント電極５ａ，５ｂ間に高電圧の共振電圧（始動電圧）が印加され、点灯時に、所定の共振電圧（点灯電圧）が印加される。
【００３４】
図２に、電界効果トランジスタＦＥＴ３のオンオフ動作に対する蛍光ランプ５の始動電圧印加時の共振電圧（蛍光ランプ５の両端間電圧）の変化を示す。電界効果トランジスタＦＥＴ３の極性の切り換わりと、共振電圧のゼロクロスのタイミングが略一致している。すなわち、電界効果トランジスタＦＥＴ３の極性が切り換わった時点（タイミング）の特定位相Ａ１の電圧値Ｖ１は、０Ｖに近い値となっている。一方、電界効果トランジスタＦＥＴ３のオフ時間の１／２（５０％）が経過した時点（タイミング）の特定位相Ａ２は、共振電圧（蛍光ランプ５の両端間電圧）の略ピーク値の電圧値Ｖ２となっている。特定位相Ａ１の電圧値Ｖ１よりも特定位相Ａ２の電圧値Ｖ２が大きくなっている。始動電圧印加時の共振電圧は、蛍光ランプ５を点灯させる始動電圧となっている。
【００３５】
そして、蛍光ランプ５が点灯すると、フィラメント電極５ａ，５ｂ間にランプ電流（放電電流）が流れるので、共振電圧の位相は、始動時よりも進むようになる。この結果、図３に示すように、電界効果トランジスタＦＥＴ３の極性が切り換わった時点の特定位相Ａ１の電圧値Ｖ１が電界効果トランジスタＦＥＴ３のオフ期間の１／２（５０％）が経過した時点の特定位相Ａ２の電圧値Ｖ２よりも大きくなる。
【００３６】
このように、電界効果トランジスタＦＥＴ３の２つの異なる特定位相Ａ１，Ａ２における共振電圧（蛍光ランプ５の両端間電圧）の大小関係は、蛍光ランプ５が点灯すると反転する。したがって、始動電圧印加時において、例えば、特定位相Ａ１の電圧値Ｖ１と特定位相Ａ２の電圧値Ｖ２を比較し、電圧値Ｖ１が電圧値Ｖ２よりも大きくなって、電圧値Ｖ１と電圧値Ｖ２の大小関係が反転したときを蛍光ランプ５が点灯したときと判定することができる。
【００３７】
図１において、ランプ電圧検出回路６は、蛍光ランプ５の電源側のフィラメント電極５ａ，５ｂ間に接続された抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の直列回路と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路（ＡＤＣ）１３により構成されている。Ａ／Ｄ変換回路１３は、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の直列回路により検出された蛍光ランプ５の両端間電圧をデジタル値に変換してインバータ回路用制御回路７の主制御部１４に出力する。
【００３８】
インバータ回路用制御回路７は、主制御部１４、記憶部１５、駆動信号生成部１６およびカウンタ１７を有して構成されている。主制御部１４は、各種演算処理を行うＣＰＵ、プログラムが格納されたＲＯＭなどを具備し、プログラムに基づいて電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ周波数を算出するなど、各種演算を行う。記憶部１５は、主制御部１４に入力された蛍光ランプ５の両端間電圧、目標値および蛍光ランプ５の両端間電圧を入力（サンプリング）して比較する時間間隔（一定時間）など各種データが記憶されている。
【００３９】
駆動信号生成部１６は、主制御部１４が演算した電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ周波数に基づいて、電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３をオンオフ動作させる駆動信号（制御信号）を駆動回路１２に送出する。カウンタ１７は、始動電圧印加時の制御が開始されると同時に、すなわち始動電圧印加時制御されると同時に、計時を開始する。
【００４０】
そして、インバータ回路用制御回路７（主制御部１４）は、商用交流電源Ｖｓが投入されると動作を開始して、図４に示すように、初期化処理した後、予熱時制御、始動電圧印加時制御および点灯時制御の順序でインバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作を制御する。すなわち、予熱時制御においては、蛍光ランプ５のフィラメント電極５ａ，５ｂに適正な予熱電流（共振電流）が流れるように、始動電圧印加時制御においては、フィラメント電極５ａ，６ｂ間に目標の始動電圧が印加されるように、点灯時制御においては、フィラメント電極５ａ，５ｂ間に所定のランプ電流が流れるように、電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作を制御する。
【００４１】
そして、主制御部１４は、始動電圧印加時制御において、蛍光ランプ５のフィラメント電極５ａ，５ｂ間に印加される両端間電圧（始動電圧）が目標値に近づくように、電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ周波数を演算するとともに、蛍光ランプ５の点灯を判定する。
【００４２】
図５において、主制御部１４は、例えば、図２に示す電界効果トランジスタＦＥＴ３の２つの異なる特定位相Ａ１，Ａ２における蛍光ランプ５の両端間電圧Ｖ１，Ｖ２をランプ電圧検出回路６から一定時間毎にサンプリング（入力）する（ステップＳ１）。一定時間は、例えば５０μｓとすることができる。
【００４３】
そして、主制御部１４は、特定位相Ａ２における蛍光ランプ５の両端間電圧Ｖ２と目標値を比較して、両端間電圧Ｖ２が目標値に近づくように、すなわち両端間電圧Ｖ２と目標値との差分が零に近づくように、電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ周波数を算出する（ステップＳ２）。
【００４４】
また、特定位相Ａ１の両端間電圧Ｖ１と特定位相Ａ２の両端間電圧Ｖ２を比較して、その大小関係を判定する。そして、両端間電圧Ｖ１が両端間電圧Ｖ２よりも小さいときは、蛍光ランプ５が点灯していないと判定し、両端間電圧Ｖ１が両端間電圧Ｖ２よりも大きいときは、蛍光ランプ５が点灯していると判定する（ステップＳ３）。
【００４５】
蛍光ランプ５が点灯していないと、カウンタ１７が所定時間を計時している期間内であるか否かが判断される（ステップＳ４）。すなわち、始動電圧の印加時間（出力時間）が所定時間を経過しているか否かが判断される。所定時間は、例えば３０秒とすることができる。
【００４６】
そして、所定時間が経過していないと、主制御部１４は、電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ周波数をステップＳ２で算出したオンオフ周波数に変更（更新）させる（ステップＳ５）。電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３は、変更されたオンオフ周波数でオンオフ動作するようになり、インバータ回路３から出力される高周波電圧が変化し、共振回路４の共振電圧が変化して、蛍光ランプ５の両端間電圧が目標の始動電圧に近づくように変化する。
【００４７】
以下、ステップＳ１〜ステップＳ５が繰り返される。そして、ステップＳ３において、特定位相Ａ１の両端間電圧Ｖ１と特定位相Ａ２の両端間電圧Ｖ２の大小関係の反転が判定され、蛍光ランプ５が点灯していると判定されると、主制御部１４は、点灯時制御に移行する。
【００４８】
また、ステップＳ４において、カウンタ１７が所定時間の計時を完了していると判断されると、主制御部１４は、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作を停止させる。これにより、前記所定期間の経過後に、蛍光ランプ５のフィラメント電極５ａ，５ｂ側に高電圧が出力されなくなり、人に対する電撃を防止することができる。
【００４９】
上述したように、インバータ回路用制御回路７は、予熱時制御から始動電圧印加時制御に移行すると、一定時間毎に、インバータ回路２の例えば電界効果トランジスタＦＥＴ３の２つの異なる特定位相Ａ１，Ａ２における蛍光ランプ５の両端間電圧Ｖ１，Ｖ２を検出して、この２つの検出電圧値Ｖ１，Ｖ２を比較するものである。そして、蛍光ランプ５の始動時と点灯時では、蛍光ランプ５のフィラメント電極５ａ，５ｂ間に印加される始動電圧（蛍光ランプ５の両端間電圧）が上昇過程であっても、当該特定位相Ａ１，Ａ２における蛍光ランプ５の両端間電圧Ｖ１，Ｖ２の大小関係が反転することを利用して、蛍光ランプ５の点灯を判定するものである。これにより、蛍光ランプ５を消灯直後に再始動させても、蛍光ランプ５の点灯を確実に判定することができる。そして、蛍光ランプ５に対して、始動時制御から点灯時制御に移行することができる。
【００５０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５１】
図６は、本発明の第２の実施形態を示す照明器具の外観図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００５２】
図６に示す照明器具１８は、天井などの造営物に設置される直付け照明器具であり、照明器具本体１９が造営物に取り付けられている。照明器具本体１９は、反射面２０ａを有するカバー２０を配設し、その両端に一対のランプソケット２１，２１が設けられている。また、照明器具本体１９は、カバー２０内に放電ランプ用点灯装置２２を配設している。放電ランプ用点灯装置２２は、図１に示す放電ランプ点灯装置１において、蛍光ランプ５が除去されたものである。そして、蛍光ランプ５は、ランプソケット２１，２１に装着されている。
【００５３】
照明器具１８は、放電ランプ点灯装置１を配設しているので、蛍光ランプ５を消灯直後に再始動させても、消灯状態に陥ることなく、再点灯させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の概略回路図。
【図２】同じく、始動電圧印加時におけるスイッチ素子のオンオフ動作に対するランプ電圧の変化図。
【図３】同じく、始動直後におけるスイッチ素子のオンオフ動作に対するランプ電圧の変化図。
【図４】同じく、制御回路のインバータ回路に対する制御のフロー図。
【図５】同じく、制御回路の始動時における動作のフロー図。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す照明器具の外観図。
【符号の説明】
【００５５】
１…放電ランプ点灯装置
２…直流電源回路
３…インバータ回路
４…共振回路
５…放電ランプとしての蛍光ランプ
６…ランプ電圧検出回路
７…制御回路としてのインバータ回路用制御回路
１８…照明器具
１９…照明器具本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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